Como solucionar problemas de vibração excessiva em um compressor de N2 alternativo

Compressores alternativos geram forças periódicas normais e pulsações de gás, portanto, a questão relevante não é se a máquina vibra, mas sim se o nível, o conteúdo de frequência, a localização ou a tendência da vibração mudaram. Um relato do operador sobre vibração deve ser primeiramente convertido em medição: qual alojamento de rolamento, ponto da estrutura, cilindro, tubo ou suporte está se movendo, em qual direção, com qual carga e velocidade? Compare a vibração geral e, quando a condição justificar, o espectro de vibração com uma linha de base de referência confiável. Folgas mecânicas, problemas na fundação, desalinhamento do acoplamento, tensão na tubulação, pulsação de gás, falhas nas válvulas, desgaste da cruzeta, condição dos rolamentos e ressonância podem criar padrões diferentes. Evite apertar parafusos aleatoriamente ou fazer alterações de alinhamento até que a origem da vibração seja identificada, pois essas ações podem ocultar evidências ou transferir cargas para outros locais.

Termos de diagnóstico de vibração

espectro de vibração

Uma visão da vibração no domínio da frequência, usada para identificar componentes relacionados à velocidade de deslocamento, harmônicos, impactos, ressonância ou pulsação.

parafuso de fundação

Um elemento de fixação ou ancoragem que transfere as cargas da máquina para a fundação e pode contribuir para movimentação se estiver solto ou mal fixado com argamassa.

alinhamento de acoplamento

A relação entre os eixos do motor e do compressor foi verificada a frio e, quando necessário, corrigida em função das alterações na posição de operação.

pulsação

Variações periódicas na pressão do gás, criadas por cilindros e válvulas com movimento alternativo, que podem excitar tubulações ou recipientes.

cabeça de cruz

O componente guia de movimento alternativo que transmite o movimento da biela para a haste do pistão em muitos projetos de compressores.

consequência

Um suporte para engrenagens rotativas ou de movimento alternativo, cujo desgaste, lubrificação ou danos podem alterar a vibração e a temperatura.

1. Defina onde, quando e em que direção a vibração mudou.

Registre a carga, a pressão de sucção e descarga, a velocidade, a condição do estágio e quais máquinas ou válvulas estão em operação. Meça em pontos repetíveis nas caixas de rolamentos, na estrutura, nos suportes dos cilindros e em tubulações selecionadas. Anote as direções horizontal, vertical e axial. Um problema de vibração que aparece somente após a partida de um segundo compressor pode ser causado por interação estrutural ou de pulsação, e não por danos internos na primeira máquina.

Compare com os dados de comissionamento ou tendências recentes. Uma mudança repentina após a manutenção indica desalinhamento, folga, montagem incorreta ou tensão na tubulação. Um aumento lento ao longo de meses sugere desgaste, folga, deterioração da fundação ou mudanças nas condições do processo. Uma mudança rápida e severa, acompanhada de ruído de impacto, deve acionar uma parada controlada, de acordo com os critérios do local.

2. Inspecione primeiro a fundação, o rejunte, os suportes e qualquer folga mecânica.

Procure por parafusos de fundação soltos ou danificados, rejunte rachado, marcas de desgaste, movimentação da estrutura, sinais de apoio instável, proteções soltas, suportes de tubulação e conexões de pequeno diâmetro. Não aperte os fixadores estruturais com um torque estimado. Siga as recomendações do fabricante e as diretrizes do projeto da fundação. Um suporte solto pode amplificar a excitação normal e criar uma vibração aparente significativa sem que haja falha no rolamento.

Observe a tubulação durante a operação a partir de um local seguro. Contatos repetidos, o desprendimento de um suporte ou o movimento brusco de um pequeno ramal sob uma determinada carga podem identificar ressonância ou pulsação. Corrija o projeto do suporte por meio de uma revisão de engenharia, em vez de simplesmente adicionar braçadeiras rígidas, que podem transferir a tensão para um bocal ou outro vão.

Após confirmar as condições do terreno, revise o local. vibração do compressor de nitrogênio recurso para adequar a necessidade a uma família de compressores realista. A verificação cruzada aqui está relacionada à solução de problemas de vibração excessiva em compressores alternativos de nitrogênio.

3. Separar os sinais de velocidade de rotação e alinhamento das forças de movimento alternativo.

Verifique a velocidade real de operação e compare os picos espectrais com a frequência de operação e os harmônicos. Desalinhamento de acoplamento, desbalanceamento, componentes tortos e folgas podem enfatizar diferentes direções e frequências. O alinhamento deve ser verificado utilizando o método aprovado após a confirmação das condições da fundação e da deformação da tubulação, pois alinhar uma máquina com cargas externas presentes produz uma correção temporária.

Analise qualquer trabalho recente realizado no motor, acoplamento, volante, correia ou acionador. Verifique a condição do acoplamento, chavetas, proteções e integridade dos fixadores sob bloqueio. Se o trem ultrapassar uma velocidade crítica conhecida durante a operação do inversor de frequência, determine se a vibração ocorre apenas em uma faixa estreita de velocidade e aplique a estratégia de exclusão ou controle aprovada pelo fornecedor.

4. Avalie a pulsação do gás e a ressonância da tubulação.

Cilindros alternativos criam fluxos pulsantes de sucção e descarga. Frascos de pulsação, orifícios, comprimentos de tubulação e suportes são projetados para controlar a amplitude da pressão e a resposta mecânica. Uma configuração de válvula alterada, a adição de uma ramificação, a remoção de uma restrição ou uma nova velocidade de operação podem levar o sistema a uma condição de ressonância. Compare a vibração com a pulsação da pressão no estágio, se houver instrumentação disponível.

Não assuma que um problema de vibração na tubulação seja resolvido com um conector flexível. Elementos flexíveis de alta pressão possuem limites específicos de pressão, fadiga, restrição e compatibilidade. Para vibrações persistentes relacionadas à pulsação, utilize análises acústicas do fabricante do compressor ou de um especialista para avaliar modificações no cilindro e na tubulação.

5. Verifique a cruzeta, os rolamentos, as válvulas e as condições mecânicas internas.

Se as causas externas e de tubulação não forem comprovadas por evidências, correlacione a vibração com a temperatura dos mancais, a condição do óleo, as medições da cruzeta ou da guia, a excentricidade da haste (quando especificada) e o desempenho da válvula. Uma válvula danificada pode criar forças anormais de gás que são percebidas como vibração mecânica. O desgaste da cruzeta ou dos mancais pode gerar impactos ou folgas alteradas, mas os limites exatos são específicos para cada máquina.

Inspecione os componentes internos somente após o isolamento e a despressurização. Utilize as medições de desgaste e os critérios de aceitação do fabricante. Se um rolamento ou cruzeta apresentar danos, investigue as causas relacionadas à lubrificação, alinhamento, contaminação, carga e refrigeração, para que a substituição não simplesmente restaure o mesmo mecanismo de falha.

Para uma comparação de equipamentos relacionados, consulte o site. compressor de gás nitrogênio As opções são verificadas ao analisar as premissas operacionais nesta seção. A verificação cruzada aqui está relacionada à solução de problemas de vibração excessiva em compressores alternativos de nitrogênio.

6. Verifique a correção em função da carga e da velocidade.

Após o reparo, repita as medições nos mesmos pontos, direções, carga, pressão e velocidade que documentaram a falha. Se uma máquina com inversor de frequência operar em uma faixa de velocidades, varra as velocidades aprovadas e observe se há faixas de ressonância estreitas. Confirme se a tubulação e as conexões de pequeno diâmetro permanecem estáveis ​​conforme a pressão de descarga varia.

Atualize a linha de base de vibração e a estratégia de alarme caso a configuração aprovada da máquina tenha sido alterada. Monitore os valores de tendência juntamente com as condições do processo para que aumentos futuros não sejam avaliados sem contexto. Um valor de vibração só é significativo quando o local da medição, a direção do sensor, a velocidade e a carga são reproduzíveis.

Tabela de causas de vibração

Planilha de verificação do projeto

Conclua o processo de “Registrar localização, direção, velocidade, carga, pressões e histórico recente de manutenção da vibração” documentando a causa, a resposta e a aceitação. Comece com a “confirmação da localização da vibração”, identifique o comportamento esperado do espectro de vibração e escolha uma segunda observação envolvendo o alinhamento do acoplamento que possa confirmar a mesma conclusão de forma independente. Realize a verificação sem desativar os dispositivos de proteção ou exceder a faixa de operação aprovada. Se os dois sinais divergirem, investigue a precisão do instrumento, o estado da válvula, a perda de pressão, a contaminação, o vazamento ou a lógica de controle antes de decidir qual componente precisa de reparo. A confirmação independente é valiosa quando a paralisação ou a substituição seriam dispendiosas.

Transforme o item de revisão “separar fontes mecânicas e de pulsação” em uma etapa de aceitação registrada. Identifique onde o parafuso de fundação é observado, o estado operacional naquele momento e qual condição a montante ou a jusante poderia alterar a pulsação. Registre o instrumento, desenho, ficha técnica ou inspeção física utilizada para estabelecer a base. Em seguida, execute a ação “Inspecionar fundação, argamassa, proteções, suportes, contato da tubulação e folgas visíveis” sob uma condição repetível. Se o resultado entrar em conflito com o comportamento esperado, suspenda a próxima decisão de projeto ou manutenção até que a discrepância seja explicada. Isso fornece a outro engenheiro contexto suficiente para reproduzir a verificação sem depender da memória ou de uma suposição não documentada.

Utilize o alinhamento do acoplamento como um ponto de verificação em campo, vinculado à comparação do espectro de vibração com a velocidade de operação e os harmônicos, quando houver dados de diagnóstico disponíveis. Anote o local da medição ou inspeção, o estado do gás, a carga do compressor, as posições relevantes das válvulas e o documento que define a aceitação. Verifique também a cruzeta simultaneamente, para que um sintoma local não seja confundido com um problema em todo o sistema. O conceito de "inspecionar a base" só se completa quando a observação leva a uma decisão clara: aceitar, corrigir ou encaminhar para revisão do fornecedor. Repita a verificação após qualquer correção e mantenha os valores de antes e depois junto com o registro de comissionamento ou manutenção.

Verifique o “alinhamento” criando uma condição controlada na qual a pulsação e o rolamento possam ser interpretados em conjunto. Estabilize o sistema, anote a pressão, a temperatura, a vazão ou o estado da máquina, conforme relevante, e utilize instrumentos calibrados ou inspeção direta em locais específicos. Execute a verificação de “tubulações sensíveis à pulsação, configuração do cilindro e alterações recentes na linha” e registre as respostas esperadas e observadas. Se for necessário um limite específico do modelo, obtenha-o da documentação do compressor, vaso, tubulação, gerador ou processo selecionado, em vez de inserir um valor genérico. O registro deve demonstrar por que a decisão final é tecnicamente defensável.

Use o site Compressor de nitrogênio para separação de ar Este recurso serve como uma segunda verificação ao traduzir esse requisito em uma especificação de compressor. A verificação cruzada aqui está relacionada à solução de problemas de vibração excessiva em compressores alternativos de nitrogênio.

Antes de encerrar a ordem de serviço, certifique-se de que a correlação entre a temperatura do mancal, a lubrificação, o desempenho da válvula e a condição da cruzeta seja rastreável até a comprovação. Para a cruzeta, registre o ponto de referência e a unidade ou condição física; para o espectro de vibração, registre o ponto de comparação que confirma o comportamento coerente do sistema. Relacione ambas as observações à tendência do sistema de transmissão e à carga ou modo de operação real. Um valor sem localização e estado é difícil de reutilizar posteriormente. Caso a verificação revele uma discrepância, corrija a restrição, o estado de controle, a condição do componente ou a suposição de projeto que a causou e, em seguida, repita a mesma observação para que o reparo seja comprovado, e não apenas presumido.

Trate a “parada por alteração anormal” como um pequeno experimento de comissionamento. Defina o estado inicial, observe o rolamento, altere apenas a variável necessária para o teste aprovado e observe a resposta no parafuso de fundação. A ação “Repetir o conjunto de medições original após a correção em toda a faixa de carga aprovada” deve deixar um registro da condição inicial, da intervenção, da condição final e de qualquer alarme ou resposta de controle. Isso é útil quando vários componentes podem causar o mesmo sintoma. Ao alterar um fator por vez e manter o compressor dentro de sua faixa de operação aprovada, a equipe pode separar a causa da coincidência e evitar a substituição de componentes que não eram responsáveis ​​pelo problema.

Limite de segurança e verificação

Vibrações severas podem preceder falhas mecânicas. Siga os critérios de desligamento do local e não fique próximo a tubulações de alta pressão ou equipamentos rotativos que estejam visivelmente em movimento. Nunca aperte suportes, proteções, parafusos de acoplamento ou fixadores de fundação em uma máquina em funcionamento. Bloqueie a energia elétrica e rotativa e despressurize os sistemas de gás antes da inspeção. Os alarmes de vibração e os limites de desligamento devem ser definidos pelo compressor e pelo sistema de monitoramento.

Sequência de resolução de problemas de vibração

1. Registre a localização, direção, velocidade, carga, pressão e histórico de manutenção recente da vibração.
2. Inspecione a fundação, o rejunte, as proteções, os suportes, o contato dos tubos e qualquer folga visível.
3. Compare o espectro de vibração com a velocidade de operação e os harmônicos, quando houver dados de diagnóstico disponíveis.
4. Verifique a tubulação sensível à pulsação, a configuração dos cilindros e as alterações recentes na linha.
5. Correlacione com a temperatura do rolamento, lubrificação, desempenho da válvula e condição da cruzeta.
6. Repita o conjunto de medições original após a correção, dentro da faixa de carga aprovada.

Questões sobre vibração recíproca

Regra de diagnóstico de vibração

Solucione problemas de vibração em compressores alternativos localizando a alteração e caracterizando sua frequência e condição de operação. Elimine causas relacionadas à fundação, suporte, alinhamento e pulsação antes da desmontagem interna e, em seguida, verifique os mancais, a cruzeta e as válvulas com evidências correlacionadas. Comprove o reparo utilizando os mesmos pontos de medição e carga.